CN108763819B - 一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种验证插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，通过将待加工齿轮和选取的插齿刀进行原参数建模，然后进行初步切削插齿，使待加工工件毛坯和复制的新的插齿刀模型进行布尔差运算，新的插齿刀模型将被剪掉，加工工件毛坯将形成切口，然后进行退刀再选取与原插齿刀一致的新插刀，再次进行插齿刀模型进行布尔差运算，利用第二个插齿刀模型与待加工工件毛坯之间是否存在重叠区，判断是否存在退刀干涉，该方法不需要进行试制加工，不会造成刀具浪费，可以在插齿刀设计之后，通过本文提出的方法来判定是否会出现退刀干涉，同时对干涉的区域进行定量的分析，可以有效的缩短产品的开发周期，减少刀具浪费和对机床精度的影响。

Description

一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法
技术领域
本发明属于齿轮加工技术领域，具体涉及一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法。
背景技术
插齿退刀干涉问题除了国外大型机床厂家外，国内厂家没有研究，而目前国外对于插齿退刀干涉问题么有具体解决的可行性方法，渐开线内直/斜齿轮在插削加工中存在以下问题：插削过程中的回程会出现插齿刀与工件的摩擦，这种摩擦会造成工件的端面和齿顶圆产生翻边毛刺，同时对插齿刀造成严重磨损，也会对机床的精度产生影响，这一问题就称为退刀干涉。插齿退刀干涉问题对齿轮的加工精度以及加工质量都有严重的影响，插齿退刀干涉问题成为齿轮加工废品率的一个重要因素。
因为插削展成加工过程复杂，目前国内都没有相应的理论或方法对退刀干涉问题进行验算，只能通过重复设计插齿刀并试制加工来判定，不仅造成了插齿刀的浪费，更严重影响了产品的开发周期。
发明内容
本发明的目的在于提供一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种验证插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，包括以下步骤：
步骤1)，建立待加工工件毛坯和插齿刀三维模型；
步骤2)，将待加工工件毛坯和插齿刀三维模型按照实际加工位置放置；
步骤3)，将插齿刀沿Y方向平移一个偏置k值，k值指径向进给；
步骤4)、将插齿刀沿高度方向向下平移一个高度h；h等于工件厚度加出刀长度；
步骤5)、将待加工工件毛坯进行展成运动；
步骤6)、将插齿刀复制一个新的插齿刀模型，待加工工件毛坯和复制的新的插齿刀模型进行布尔差运算，新的插齿刀模型将被剪掉，加工工件毛坯将形成切口，完成加工过程；
步骤7)，将插齿刀退刀，再将将待加工工件毛坯进行展成运动；
步骤8)，再复制第二个插齿刀模型，并与待加工工件毛坯和前面刀具颜色区别，使第二个插齿刀模型与待加工工件毛坯进行布尔差运算，如果第二个插齿刀模型与待加工工件毛坯之间重叠区，则说明此插齿刀模型参数与待加工工件参数组成的模型在回程时会发生干涉，否则不发生回程干涉。
进一步的，步骤1)中，根据待加工工件毛坯尺寸建立原尺寸模型，根据待加工工件毛坯尺寸选取插齿刀齿形参数，根据插齿刀齿形参数建立插齿刀三维模型。
进一步的，具体的，步骤2)中，将待加工工件毛坯和插齿刀三维模型实体中心移动到视图的坐标原点，根据插削加工时待加工工件毛坯和插齿刀的中心距，将刀具模型沿径向进给方向平移至毛坯上端面。
进一步的，步骤1)中，将待加工工件毛坯和插齿刀进行不同颜色渲染。
进一步的，步骤3)中，出刀长度为2～5mm。
进一步的，步骤3)中，展成运动指将待加工工件毛坯绕坐标中心旋转角度A1，同时将插齿刀围绕自身的模型中心旋转角度A2；当两者的转速满足 A1/A2＝Z2/Z1时，满足展成运动的要求；Z1为插齿刀齿数，Z2为工件齿数。
进一步的，步骤7)中，退刀过程为：将插刀模型沿径向退刀方向平移一个退刀量x。
进一步的，一个退刀量x为0.5mm或1mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种验证插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，通过将待加工齿轮和选取的插齿刀进行原参数建模，然后进行初步切削插齿，使待加工工件毛坯和复制的新的插齿刀模型进行布尔差运算，新的插齿刀模型将被剪掉，加工工件毛坯将形成切口，然后进行退刀再选取与原插齿刀一致的新插刀，再次进行插齿刀模型进行布尔差运算，利用第二个插齿刀模型与待加工工件毛坯之间是否存在重叠区，如果存在重叠区，说明此插齿刀模型参数与待加工工件参数组成的模型在回程时会发生干涉，否则不发生回程干涉，该方法不需要进行试制加工，不会造成刀具浪费，可以在插齿刀设计之后，通过本文提出的方法来判定是否会出现退刀干涉，同时对干涉的区域进行定量的分析，可以有效的缩短产品的开发周期，减少刀具浪费和对机床精度的影响。
附图说明
图1为本发明插削加工过程示意图。
图2为图1中A处放大图。
其中，1、插齿刀；2、待加工工件毛坯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
一种验证插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，包括以下步骤：
步骤1)，建立待加工工件毛坯和插齿刀三维模型；
步骤2)，将待加工工件毛坯和插齿刀三维模型按照实际加工位置放置；
步骤3)，将插齿刀沿Y方向平移一个偏置k值，k值指径向进给；
步骤4)、将插齿刀沿高度方向向下(-Z轴)平移一个高度h；h等于工件厚度加出刀长度；
步骤5)、将待加工工件毛坯进行展成运动；
步骤6)、将插齿刀复制一个新的插齿刀模型，待加工工件毛坯和复制的新的插齿刀模型进行布尔差运算，新的插齿刀模型将被剪掉，加工工件毛坯将形成切口，完成加工过程；
步骤7)，将插齿刀退刀，再将将待加工工件毛坯进行展成运动；
步骤8)，再复制第二个插齿刀模型，并与待加工工件毛坯和前面刀具颜色区别，使第二个插齿刀模型与待加工工件毛坯进行布尔差运算，如果第二个插齿刀模型与待加工工件毛坯之间重叠区，则说明此插齿刀模型参数与待加工工件参数组成的模型在回程时会发生干涉，否则不发生回程干涉。
如果发生回程干涉，则对待加工工件毛坯和插齿刀参数进行修改，重新重复上述过程，知道不发生回程干涉为止。
步骤3)中，出刀长度为2～5mm；
步骤3)中，展成运动指将待加工工件毛坯绕坐标中心旋转角度A1，同时将插齿刀围绕自身的模型中心旋转角度A2；当两者的转速满足 A1/A2＝Z2/Z1时，满足展成运动的要求；Z1为插齿刀齿数，Z2为工件齿数；
步骤6)中，新的插齿刀模型将被剪掉，加工工件毛坯将形成切口，模拟刀具切除工件材料的状态，完成加工过程；
步骤7)中，退刀过程为：将插刀模型沿径向退刀方向(+X轴)平移一个退刀量x；一个退刀量x即为设备固有参数，一个退刀量x为0.5mm或1mm；
如图1、图2所示，步骤1)中，根据待加工工件毛坯尺寸建立原尺寸模型，根据待加工工件毛坯尺寸选取插齿刀齿形参数，根据插齿刀齿形参数建立插齿刀三维模型；
具体的，步骤2中，将待加工工件毛坯和插齿刀三维模型实体中心移动到视图的坐标原点，根据插削加工时待加工工件毛坯和插齿刀的中心距，将刀具模型沿径向进给方向平移至毛坯上端面；
步骤1)中，将待加工工件毛坯和插齿刀进行不同颜色渲染。

Claims (8)

1.一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)，建立待加工工件毛坯和插齿刀三维模型；
步骤2)，将待加工工件毛坯和插齿刀三维模型按照实际加工位置放置；
步骤3)，将插齿刀沿Y方向平移一个偏置k值，k值指径向进给；
步骤4)、将插齿刀沿高度方向向下平移一个高度h；h等于工件厚度加出刀长度；
步骤5)、将待加工工件毛坯进行展成运动；
步骤6)、将插齿刀复制一个新的插齿刀模型，待加工工件毛坯和复制的新的插齿刀模型进行布尔差运算，新的插齿刀模型将被剪掉，加工工件毛坯将形成切口，完成加工过程；
步骤7)，将插齿刀退刀，再将待加工工件毛坯进行展成运动；
步骤8)，再复制第二个插齿刀模型，并与待加工工件毛坯和前面刀具颜色区别，使第二个插齿刀模型与待加工工件毛坯进行布尔差运算，如果第二个插齿刀模型与待加工工件毛坯之间重叠区，则说明此插齿刀模型参数与待加工工件参数组成的模型在回程时会发生干涉，否则不发生回程干涉。
2.根据权利要求1所述的一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，其特征在于，步骤1)中，根据待加工工件毛坯尺寸建立原尺寸模型，根据待加工工件毛坯尺寸选取插齿刀齿形参数，根据插齿刀齿形参数建立插齿刀三维模型。
3.根据权利要求1所述的一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，其特征在于，具体的，步骤2)中，将待加工工件毛坯和插齿刀三维模型实体中心移动到视图的坐标原点，根据插削加工时待加工工件毛坯和插齿刀的中心距，将刀具模型沿径向进给方向平移至毛坯上端面。
4.根据权利要求1所述的一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，其特征在于，步骤1)中，将待加工工件毛坯和插齿刀进行不同颜色渲染。
5.根据权利要求1所述的一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，其特征在于，步骤3)中，出刀长度为2～5mm。
6.根据权利要求1所述的一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，其特征在于，步骤5)中，展成运动指将待加工工件毛坯绕坐标中心旋转角度A1，同时将插齿刀围绕自身的模型中心旋转角度A2；当两者的转速满足A1/A2＝Z2/Z1时，满足展成运动的要求；Z1为插齿刀齿数，Z2为工件齿数。
7.根据权利要求1所述的一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，其特征在于，步骤7)中，退刀过程为：将插刀模型沿径向退刀方向平移一个退刀量x。
8.根据权利要求7所述的一种验证齿轮插削加工过程是否存在退刀干涉的方法，其特征在于，一个退刀量x为0.5mm或1mm。
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